Collège NotreDame de Jamhour Examen de Chimie

Collège Notre­Dame de Jamhour Classe de Ter minale S (SV) Date : 9 janvier 2010 Dur ée : 105 minutes Examen de Chimie Présenter le travail avec un souci d’ordre et de soin L’utilisation de la calculatrice est autorisée Exercice I (22 points) Etude cinétique de la réaction de décomposition de l’oxyde de diazote L’oxyde de diazote se décompose selon la réaction lente et totale d’équation : 2 N2O (g) = 2 N2 (g) + O2 (g) On veut étudier la cinétique de cette réaction. Pour cela, on considère une enceinte de volume V= 2,0 L contenant initialement de l’oxyde de diazote, et on mesure la pression dans l’enceinte à différentes dates t (voir tableau ci­ dessous). La température reste constante et égale à q = 600˚C. On considère que les gaz sont parfaits. t(min) P (10 5 . Pa) 0 1,013 12 1,076 25 1,135 45 1,211 90 1,331 On donne la constante des gaz parfaits R= 8,31 S.I. Partie A relative au programme français ( 11 points) 1. Déterminer la quantité n 0 d’oxyde de diazote présent à l’état initial. (1,5 pt) 2. Établir le tableau d’avancement de la réaction. (1,5 pt) 3. En déduire la quantité n de gaz présent à l’instant t en fonction de x. (1,5 pt) 4. Déterminer la relation entre x et P . (1,5 pt) 5. En déduire valeur de x à chaque instant t. (1,5 pt) 6. Tracer sur le papier millimétré la courbe donnant x en fonction de t. (2 pts) 7. Définir et déterminer le temps de demi­réaction (1,5 pt) Partie B relative au programme libanais ( 11 points) On détermine, à partir de la mesure de la pression (effectuée dans la partie A) la concentration du dioxygène, [O 2], à chaque instant t. Puis on trace la courbe [O 2] = f(t) (voir courbe ci­dessous).
1/3 60 [O 2] (mol.m ­3 ) 50 40 30 20 10 t (min)
0 0 50 100 150 200 La courbe [O 2] = f(t) 1. Décrire comment déterminer, graphiquement à un instant t, la vitesse de cette réaction. (2 pts) 2. En déduire une relation entre la vitesse de réaction et la vitesse de disparition de N2O. (1,5 pt) 3. Déduire le facteur cinétique responsable de l'évolution de cette vitesse au cours du temps. (1,5 pt) 4. On reprend la même étude dans le même récipient à une température θ 1> θ. Préciser, en justifiant la réponse, l'effet de l'élévation de la température sur : 4.1­ La vitesse de la réaction. (1 pt) 4.2­ La concentration du gaz O2, [O2]∞, à la fin de la réaction. (1 pt) 5. Déterminer la masse molaire moyenne du mélange gazeux dans l’enceinte à la date t = 50 min. (4 pts) Données : M(N) = 14,0.g.mol ­1 ; M(O) = 16,0.g.mol ­1 Exercice II ( 8 points) Valeur énergétique d’un aliment Partie commune aux deux programmes libanais et français Le métabolisme humain est aérobie : il consomme du dioxygène. L’organisme rejetant du dioxyde de carbone CO2(g) et de l’eau H2O(g), on peut considérer que la transformation chimique des aliments est modélisée par une combustion. 1. Ecrire l’équation de la réaction de combustion de la Leucine, de formule brute C6H13O2N, un acide aminé constituant des protéines. On considère que la combustion libère aussi du diazote, N2(g). (2 pts) 2/3 2. La formule semi­développée de la leucine est : (CH3)2 CH­ CH2 – CH ­ COOH NH2 3. Calculer l’énergie libérée lors de la combustion d’une mole de leucine (on considère que la leucine est à l’état gazeux). (4 pts) 4. La valeur énergétique d’un aliment est égale à la quantité d’énergie libérée lors de la combustion d’un kilogramme de cet aliment dans le dioxygène. Calculer la valeur énergétique (en KJ. Kg ­1 ) d’un aliment constitué de leucine. (2 pts) Données : · Masses molaires atomiques (en g.mol ­1 ) M(H) = 1,0 ; M(C) = 12,0 · ; M(N) = 14,0 ; M(O) = 16,0. Energies de liaison (en KJ. mol ­1 ) : DC­H = 415; DC­C = 345; DO=O = 498; DC= O = 804 ; DO­H = 463 ; DN≡N = 418; DN­H = 391; DC­N = 292; DC­O = 357.
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